Random Evolutionary Dynamics in Predator-Prey Systems Yields Large, Clustered Ecosystems
该研究通过在Lotka-Volterra捕食者-猎物系统中引入随机进化的新物种，发现物种形成可产生大量物种稳健共存的生态系统，并涌现出关联功能差异与系统发育历史的物种聚类。
2025-03-19 q-bio.PE
Existence of periodic orbits for periodic eco-epidemic models with disease in the prey
对于具有周期系数的食饵疾病生态传染病模型，[Xingge Niu，Tailei Zhang，Zhidong Teng，The渐近行为的非自治生态传染病模型与食饵疾病，Applied Mathematical Modeling 35，457-470（2011）]中证明，当被感染的食饵是永久的时，在$(\R^+)^3$的内部存在全局渐近稳定的正周期轨道。本文证明了该猜想的存在性。
2016-01-19 math.DS q-bio.PE
Dynamics of a discrete eco-epidemiological model with disease in the prey
利用Mickens非标准方法，得到了一类离散的非自治生态-流行病模型，该模型包含了相应于被捕食者的一般函数.我们得到的结果的持久性和灭绝的感染的猎物假设的二维捕食者-猎物子系统，描述的动态在没有感染满足一些假设。一些例子和模拟进行说明我们的结果。
2020-07-20 math.DS q-bio.PE
Co-evolution of resource trade-offs driving species interactions in a host-parasite network: An exploratory model
嵌套和专业化不对称的模式，其中专家物种主要与通才互动，而通才与通才和专家互动，经常在互惠和对抗的双边生态网络中观察到。这些已经解释了物种的相对丰富度，使用一个空模型，分配链接的比例丰富，但有人怀疑这是否提供了一个完整的解释。特别是，宿主-寄生虫网络提供了各种观察到相反模式的例子。我们提出，特异性和物种丰富度之间的联系也可能是由主机和寄生虫的共同进化驱动的，因为主机分配资源以优化对寄生虫的防御，而寄生虫则优化对主机的攻击。在这个假设中，物种间的相互作用是资源分配的结果。这个新的概念，连接在一起的网络结构的许多不同的参数，是通过一个简单的生态玩具系统的两个主机和两个寄生虫的自适应动力学。我们分析的玩具模型和它的功能，表明共同进化导致专业化的不对称网络密切相关的寄生虫或快速主机突变率，但不是在网络中与更远的相关物种。在构建了玩具模型并测试了其适用性之后，我们的模型现在可以扩展到更大系统的完整问题。
2012-11-07 q-bio.PE
Fractality in a delayed-prey-predator ecological system with Allee effects
定义了一个具有Allee效应的时滞离散食饵-捕食者模型，并计算了该模型的动力学性质.给出了平衡点局部渐近稳定的参数条件，并给出了几个例子。此外，还得到了几个周期解。此外，当系统具有足够的时滞时，食饵-捕食者种群轨迹具有高度的分形性。该系统是一个合作系统，它是用分形维数描述。
2021-06-24 math.DS q-bio.PE
General Mechanisms for Inverted Biomass Pyramids in Ecosystems
虽然存在强大的倒生物量金字塔似乎自相矛盾，他们已经观察到在浮游生物群落，最近，在原始珊瑚礁。了解产生倒置生物量金字塔的潜在机制提供了新的生态见解，对于珊瑚礁来说，可能有助于减轻或恢复受损的珊瑚礁。我们提出了三类捕食者-猎物模型，阐明了产生强大的倒生物量金字塔的机制。第一类模型利用捕食者和猎物的良好混合，第二类有一个避难所（明确的大小）的猎物隐藏，第三类包括移民的猎物。我们的模型表明，倒生物量金字塔发生时，猎物的增长率，猎物的承载能力，生物量转换效率，捕食者的寿命，或猎物鱼的移民率是足够大的。在第二类中，我们讨论了三个假设如何避难所的大小可以影响捕食者的猎物量。通过明确纳入避难所的大小，这些可以更真实地模型捕食者-猎物的相互作用比refgue模型隐式避难所的大小。
2008-11-22 q-bio.PE
Ecoepidemics with infected prey in herd defense: the harmless and toxic cases
考虑一类捕食者-食饵种群模型，食饵为了防御而聚集在一起。一种传染性的不可恢复的疾病影响猎物。我们描述了系统的行为，建立最终要么只有易感的猎物生存，或疾病成为地方病，但捕食者被消灭。另一种选择是，疾病被根除，健全的猎物和捕食者在一个平衡或通过持续的人口振荡蓬勃发展。最后，人口可以共同繁荣，与地方病。在这种情况下，唯一不可能的选择是捕食者在被感染的猎物身上茁壮成长。但这是根据模型的假设得出的，因为受感染的猎物太虚弱，无法维持自己。该模型的一个数学特性是无奇异性的重新表述，这导致了三个全新的因变量来描述系统。然后，该模型扩展到包括的情况下，摄入的患病猎物是致命的捕食者。
2014-05-16 math.DS q-bio.PE
Periodic orbits for periodic eco-epidemiological systems with infected prey
研究了食饵有病的周期生态流行病系统周期轨道的存在性。要做到这一点，我们考虑三个主要步骤。首先，我们研究了一类单参数系统，得到了这类系统任意周期解的分量的一致界。接下来，我们在我们的系统族中进行适当的变量变量变换，以建立能够应用Mawhin延拓定理的设置。最后，我们利用Mawhin的延拓定理得到了我们的结果。随后，我们提出了两个例子，包括以前的文献中的结果和一些数值模拟来说明我们的结果。
2020-03-12 math.DS q-bio.PE
Dual fear phenomenon in an eco-epidemiological model with prey aggregation
分析结合猎物聚集与双重恐惧效应的生态流行病学模型，揭示多重分岔现象及恐惧致猎物有限时间灭绝机制，并提出基于恐惧和选择性捕食的疾病管理策略。
2023-08-13 math.DS q-bio.PE
Stochastic eco-evolutionary model of a prey-predator community
我们感兴趣的是自然选择对捕食者群落的影响。我们引入了一个基于个人的社区模型，考虑到猎物和捕食者的表型。我们的目的是了解猎物和捕食者的表型共同进化。社区的演化是一个多类型的生与死的突变过程。我们首先考虑无突变过程的无限粒子近似。在这个极限下，这个过程可以用一个微分方程组来近似。证明了在特定条件下，食饵个体间的相互作用存在唯一的全局渐近稳定平衡点。当突变很少时，社区根据马尔可夫跳跃过程在突变尺度上进化。这一过程描述了捕食-被捕食者群落的连续平衡，并将多态进化序列扩展到一个共同进化的框架。然后，我们假设突变有一个小的表型的影响，并考虑单态猎物和捕食者种群的进化。小的突变步骤的限制导致一个系统的两个微分方程，这是一个版本的典型方程的适应动力学的食饵捕食者共同进化。我们说明了这些不同的限制与一个例子，考虑到不同的猎物防御机制的猎物捕食者社区。我们通过模拟观察这些不同的猎物策略如何影响社区。
2015-02-18 math.PR q-bio.PE
A geometric analysis of the Bazykin-Berezovskaya predator-prey model with Allee effect in an economic framework
University of Parma（帕尔马大学）
本文运用几何奇异摄动理论完整刻画了非标准形式下具有 Allee 效应的 Bazykin-Berezovskaya 快慢捕食者-猎物模型动力学，给出显式阈值区分渐近行为，并结合经济框架讨论其现实意义。
2025-11-05 math.DS q-bio.PE
Ecological system with fear induced group defence and prey refuge
本研究构建含恐惧效应、猎物群体防御及庇护所的猎物-捕食者模型，通过数学分析与数值模拟揭示恐惧水平等参数对系统稳定性、分岔及时空模式的调控作用，拓展了传统捕食模型的动力学认知。
2023-11-04 q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics of a trait-structured predator-prey model
本文提出了一种基于矩的方法，用于研究性状结构化的捕食者-猎物模型中的生态-进化动力学，分析了种群异质性对瞬时行为和长期命运的影响。
2026-01-19 math.AP q-bio.PE
Bioeconomic analysis of harvesting within a predator-prey system: A case study in the Chesapeake Bay fisheries
生物资源的可持续利用非常重要，因为长期过度开发可能导致资源枯竭，从而威胁生物多样性。切萨皮克湾是一个极其复杂的生态系统，其渔业的可持续捕捞对于生态系统的生物多样性和该地区的经济繁荣至关重要。在这里，我们使用基于生态系统的数学模型来研究种群动力学与收获的两个关键鱼类在切萨皮克湾，大西洋鲱鱼（Brevoortia bracnus）作为猎物和条纹鲈鱼（Morone saxatilis）作为捕食者。我们首先拟合的广义洛特卡-沃尔泰拉模型，以实际的时间序列丰富的数据，从渔业在海湾的两个物种。我们推导出生物经济平衡存在的条件，并研究了生物系统的稳定性和弹性。我们研究了最大持续产量，最大经济产量，和弹性最大化的产量政策及其对渔业长期可持续性的影响，特别是相对于menhaden-bass种群动力学。这项研究可用于政策制定者，以平衡经济和生态收获的目标，同时管理人口的大西洋鲱鱼和条纹鲈鱼在切萨皮克湾渔业。
2023-01-12 q-bio.PE
Modeling Spatial Synchronization of Predator-Prey Oscillations via the XY Model under Demographic Stochasticity and Migration
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院）；The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理国际中心）
针对多斑块耦合的捕食者-猎物系统，结合Gillespie随机模拟与XY模型类解析方法，揭示种群噪声、扩散对空间相位同步与相变的作用机制，为大尺度生态同步与恢复力管控提供理论支撑。
2025-11-17 q-bio.PE
A graphical exploration of the relationship between parasite aggregation indices
University of Queensland（昆士兰大学）
该研究通过等高线图分析寄生虫聚集指数、平均丰度和感染率之间的非线性关系，指出相关性不能准确描述这些变量间的联系。
2024-09-05 q-bio.PE
Prey switching with a linear preference trade-off
在生态学中，猎物转换是指捕食者对猎物数量的适应性改变。在本文中，我们研究了具有线性权衡的捕食者-食饵相互作用的分段光滑模型。我们考虑最优觅食的捕食者，并推导出一个模型的1捕食者2猎物之间的相互作用与倾斜的切换流形之间的两侧的不连续向量场。我们发现，1捕食者-2食饵系统经历了一个新的添加滑动（中心到两部分周期轨道;“C2 PO”）分支，在该分支中，食饵比例从常数过渡到时间依赖。进一步远离分叉点，周期的振荡猎物比周期翻倍，这表明可能的级联混沌。我们比较我们的模型预测与数据，并表明我们成功地捕捉到捕食者的首选和替代猎物类型的数据之间的比率的周期性淡水浮游生物。我们的研究表明，它是有用的，调查猎物比作为一个可能的指标，种群动力学可以如何影响生态系统多样性〈动〉性<动>。
2013-02-25 math.DS nlin.AO nlin.CD
Random perturbations of an eco-epidemiological model
考虑了一般生态-流行病模型的随机扰动。我们证明了全局随机吸引子的存在性和可捕食者的持续生存性，并提供了感染者和捕食者同时灭绝的条件。我们还讨论了相应的随机流行病$SI$和捕食者-食饵模型的动力学。我们得到了这种情况下的全局随机吸引子，证明了传染病/捕食者的流行，并提供了条件的传染病/捕食者的预防。
2020-07-20 math.DS q-bio.PE
Four-Dimensional Discrete-time Lotka-Volterra Models with an Application to Ecology
本文研究了食饵具有自抑制项的两捕食者两食饵离散Lotka-Volterra模型，并将其直接应用于生态学问题。模型中的参数被修改，使得它们中的每一个都具有其自己的生物学意义，从而能够更直观地解释模型的生物学条件。此外，改进后的模型不仅适用于四种群的捕食-食饵封闭系统，还适用于模拟大生态系统的一部分。本文提出了一种简单的图解法，分析了共存系统长持续生存的参数条件。作为一个应用程序，它被解释为一个捕食者物种谁吃相对较少的猎物相比，其他捕食者物种必须选择可用的猎物，以长期持续的生态系统。这可以被看作是一个理论解释的存在，flush-pursuer鸟类，那些使用高度专业化的狩猎策略和交叉适应的生态系统相对于普通的鸟类。
2012-11-26 math.DS q-bio.PE
Pattern formation in a predator-prey system characterized by a spatial scale of interaction
我们描述的模式形成的生态系统中使用的经典洛特卡-沃尔泰拉模型的一个版本，其特征在于由一个空间尺度控制的捕食者-猎物的相互作用范围。分析和模拟结果表明，图案可以出现在参数空间的不稳定性是由相互作用的范围驱动的某些区域。基于个人的实现捕捉现实的生态特征。事实上，空间结构出现在一个不稳定的振荡制度，可以考虑捕食者的灭绝。
2009-11-10 q-bio.PE
A predator-2 prey fast-slow dynamical system for rapid predator evolution
我们考虑了捕食者种群在两个猎物种群之间切换进食的适应性饮食变化。我们发展了一个新的1快-3慢动力系统来描述这三个种群在捕食者的饮食选择的连续而快速的进化中的动力学。捕食者的食物仅由一个猎物组成的两个极端对应于快-慢系统的三分支临界流形的两个分支。通过计算在这两个馈送选择之间存在快速过渡的点（即，分支的临界流形），我们证明了该系统具有一个双参数族的周期轨道足够大的分离的时间尺度之间的进化和生态动力学。使用数值模拟，我们表明，这些周期性的轨道存在，并且它们的相位差和振荡模式持续，当生态和进化的相互作用发生在可比的时间尺度。我们的模型还表现出周期性轨道，这些轨道在定性上与快速进化与生态相互作用之间耦合的实验研究中观察到的振荡模式一致。
2016-10-22 math.DS nlin.AO q-bio.PE
Multi-Species Prey-Predator Dynamics During a Multi-Strain Pandemic
本文提出融合 Lotka-Volterra 与 SIR 的生态-流行病学模型，刻画多毒株大流行下的多物种猎物-捕食者动力学，并经合成与真实场景仿真验证其稳定性和适用性。
2025-08-30 physics.soc-ph q-bio.PE
The balance between contamination and predation determine species existence in prey-predator dynamics with contaminated and uncontaminated prey
在淡水生态系统中，水生昆虫在个体发育上将其栖息地从水生转移到陆地，作为将营养和能量从水生食物网转移到陆地食物网的猎物补贴，发挥着至关重要的作用。因此，这些补贴通过提高捕食者密度对替代陆地猎物产生负面影响。然而，这些水生昆虫也可以将污染物转移到主要在水生生态系统中产生的陆地群落。这可以减少食虫动物的丰度和生物量，降低食虫动物的繁殖成功率，并增加对替代猎物的捕食压力，从而对水生和陆生食物网产生影响。受此启发，在这里我们考虑一个食饵-捕食者模型，其中捕食者一起消耗污染和未污染的猎物。我们发现，在高污染水平，污染的猎物和捕食者的脆弱性是由捕食偏好。更具体地说，一个非常低的捕食偏好污染的猎物，确保捕食者的持久性，而低，高的偏好排除捕食系统。有趣的是，无论是污染的猎物或捕食者存在于中间捕食偏好，由于双稳定性。此外，当没有污染的猎物之一，其他猎物不能共存，由于明显的竞争，一个特定范围的捕食偏好。然而，当足够的污染存在于一个猎物，替代未污染的猎物共存。因此，污染也会稳定和破坏三种物种的动态。我们的研究结果还表明，如果污染的强度在捕食者繁殖低，那么污染的猎物更容易受到污染。
2023-03-14 q-bio.PE
Innate behavioural mechanisms and defensive traits in ecological models of predator-prey types
本文构建了具有诱导型防御的捕食者-猎物模型，并扩展至含扩散和taxis的时空模型，揭示了防御水平、干扰率、处理率及初始种群对系统稳定性、双稳态和斑图形成的影响。
2025-01-03 q-bio.PE
Stochastic processes and host-parasite coevolution: linking coevolutionary dynamics and DNA polymorphism data
种间协同进化，特别是宿主-寄生物间的拮抗性协同进化，是形成物种多样性〈动〉性<动>的主要过程。在本文中，我们调查的作用，各种随机过程的影响结果的确定性共同进化模型。具体而言，我们评估1）遗传漂变和突变对相互作用位点多态性维持的影响，以及2）由于共同人口统计学群体规模变化而导致的两个共同进化物种基因组中中性等位基因频率的变化。我们发现，遗传漂变减少的可能性，观察经典的平衡选择签名，并为最现实的价值观的共同进化参数，平衡选择签名不能被视为在主机位点。此外，我们发现，与经典的预期相反，寄生虫种群规模的快速变化，由于生态evo反馈可以跟踪等位基因位点频谱测量在几个时间点。然而，宿主种群规模的变化不太明显，因此无法观察到。最后，我们还回顾了几个未充分研究的随机过程中发生的宿主-寄生虫的共同进化，这是重要的预测维护多态性的基础位点和全基因组的宿主和寄生虫种群的核苷酸多样性。
2020-12-04 q-bio.PE
A jump-growth model for predator-prey dynamics: derivation and application to marine ecosystems
本文研究了海洋生态系统中生物量的动态。一个随机过程被定义为生物体在捕获和吃掉较小的生物体时经历身体大小的跳跃。利用主方程的系统展开，我们推导出宏观动力学的确定性方程，我们称之为确定性跳跃增长方程，和随机波动的线性Fokker-Planck方程。McKendrick-冯Foerster方程，在以前的研究中使用，被证明是一个一阶近似，适当的平衡系统中的捕食者比他们的猎物大得多。该模型有一个幂律的稳定状态，与海洋生态系统中经常观察到的体重对数间隔中的质量密度近似恒定一致。用数值方法比较了随机过程、确定性跳跃增长方程和McKendrick-vonFoerster方程的行为。数值分析表明，两类吸引子：稳态和行波。
2010-01-11 q-bio.PE q-bio.QM
Mathematical model of mating probability and fertilized egg production in helminth parasites
本文提出蠕虫寄生虫繁殖行为的数学模型，采用任意分布假设研究交配概率与受精卵产生等变量，并通过蒙特卡洛模拟验证模型，指出雌雄分别分布的模型在生态学上不现实。
2023-05-27 q-bio.PE stat.AP
Stability Criteria for Complex Ecosystems
40年前，罗伯特·梅（Robert May）通过证明足够大或足够复杂的生态网络持续存在的概率接近于零，对生态学的一个核心信念提出了质疑。为了证明这一点，他分析了物种随机互动的大型网络。然而，在自然系统中，物种对具有明确定义的相互作用（例如，捕食者-猎物、互惠或竞争）。在这里，我们扩展五月的结果，这些关系，并发现显着的差异捕食者-猎物的相互作用，增加稳定性，互利和竞争，这是不稳定的。我们提供了所有情况下的分析稳定性准则。这些结果在生态学中具有广泛的适用性。例如，我们发现，令人惊讶的是，当我们施加现实食物网〈动〉<动>结构或我们引入一个大的优势弱相互作用的捕食者-猎物网络的稳定性的概率降低。同样，稳定性也会受到双向互惠网络嵌套的负面影响。
2011-05-10 q-bio.PE
Eco-evolutionary cycles in a matching type predator-prey interaction
Univ Toulouse, INSA Toulouse, CNRS, IMT（图卢兹大学，图卢兹国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，数学研究所）；Aix Marseille Univ, CNRS, I2M（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，数学与建模研究所）；INRAE, BioSP（法国国家农业食品与环境研究院，生物科学与生态过程研究所）
研究含两类型捕食者-猎物系统的生态进化循环，用匹配类型模型结合带迁入的生死过程，揭示不同参数下的平衡点及突变罕见时的循环累积与收敛特性。
2026-09-07 math.PR q-bio.PE
Some elementary mechanisms for critical transitions and hysteresis in simple predator prey models
性状介导的间接效应越来越被认为是生态系统动力学的重要组成部分。LV方程的哈密顿形式传统上是通过增加密度依赖性的猎物变量和功能性反应的捕食者变量进行修改。丰富这些非线性元素的特性调解添加到猎物的承载能力创建关键的过渡和滞后区的动态。
2018-04-11 q-bio.PE
Bragg-Williams approximation for the dynamics of prey-predator biological associations
从理论上研究了相互作用的生物物种的联合动力学。我们探讨了一个平均场近似描述的时间演化的生态系统的基本捕食者物种间的关系，以及近似引入时间相关性的动态。首先，我们讨论的解决方案的Volterra-Lotka模型在平均场近似的基础上，在类比与Weiss解决方案的伊辛模型的铁磁材料。为了探讨长程时间关联的影响，我们描述了一种布拉格-威廉姆斯近似下的系统的时间演化。这种方法使我们能够评估生态系统的特征寿命。这一数量对于讨论生态系统在各种环境条件下的时间演化是非常有用的，而这通常是不被考虑的。我们讨论了一般趋势的时间演变的关联与一些数据从实际生态系统。
2016-04-28 cs.CE q-bio.PE
Dynamics of a predator-prey model with generalized Holling type functional response and mutual interference
相互干扰和猎物避难所是捕食者-猎物动力学的重要驱动因素。相互干扰的“指数”或程度在理论生态学中一直备受争议。本文研究了一类具有广义Holling型功能反应的捕食-食饵模型中相互干扰指数的相互作用。我们调查系统的稳定性，并推导出鞍结和Hopf分岔发生的条件。对于该模型，还得到了食饵种群灭绝的一个充分条件.此外，我们调查的猎物避难所对模型的种群动力学的影响，并推导出的猎物避难所，将产生持久性的人口的条件。我们通过数值模拟提供了额外的验证我们的分析结果。我们的研究结果与Gauss G. F（1934），这表明捕食者和猎物种群的灭绝是可能的在一个有限的时间段内-但引入避难所可以有效地导致持久性。
2020-03-05 math.DS q-bio.PE
Evolutionary dynamics and competition stabilize three-species predator-prey communities
我们进行基于个人的Monte Carlo模拟在一个社区组成的两个捕食者物种竞争一个单一的猎物物种，在这个简单的模型系统中研究生物多样性稳定的目的。捕食者的特征是捕食效率和死亡率，达尔文的进化适应。对有限猎物丰度的竞争驱动种群在捕食效率和死亡率方面的优化。我们研究了各种生态要素对最终状态的影响，发现间接竞争和进化适应都不足以产生稳定的生态系统。然而，稳定的三个物种共存时，观察到两个捕食者物种之间的直接相互作用。
2017-11-14 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Temporal patterns of dispersal-induced synchronization in population dynamics
振荡生态种群的同步性是一种常见的现象，空间同步性可能会增加物种灭绝的风险，并可能导致其他环境影响，因此，振荡生态种群的同步性机制和特性备受关注。线性耦合的捕食-食饵振子系统的稳定同步的条件在过去已被考虑。然而，空间色散耦合可能相对较弱，并且可能不一定导致稳定的完全同步。如果振子之间的耦合太弱而不能引起稳定的同步，那么振子可能会进入间歇性同步，此时同步动力学的片段与去同步动力学的片段穿插在一起。在本研究中，我们考虑了这种间歇同步动力学的时间模式的两个分散耦合Rosenzweig-MacArthur捕食-被捕食振子系统。我们考虑了去离散化区间的持续时间分布的性质及其对模型参数的依赖性。我们发现，同步动力学（一个生态网络现象）的时间模式可能取决于个人的捕食者-猎物补丁（个人振荡器）的属性，并可能独立于分散的强度而变化。我们还表明，如果捕食者的动态相对于猎物的动态是缓慢的（这种情况下，可能会促进短暂的，但大的爆发），扩散耦合捕食者-猎物振荡种群表现出许多短的dessperizations（相对于几个长dessperizations），并可能需要较弱的扩散，以达到强的同步。
2020-01-10 nlin.AO q-bio.PE
Heterogeneity of Interaction Strengths and Its Consequences on Ecological Systems
生态系统是由物种网络及其相互作用形成的。这种相互作用的传统模型假设一对给定物种之间的相互作用强度恒定。然而，即使在同一物种内，个体生物之间也往往存在显着的性状变异，这导致了它们与其他物种相互作用强度的异质性。这种异质相互作用对生态系统的影响尚未得到系统的研究。作为一种理论探索，我们分析了一个简单的生态系统与两个捕食者和一个共享的猎物之间的营养相互作用，这将表现出竞争排斥模型与均匀的相互作用。我们考虑几种情况下，个体的猎物物种分化成不同的相互作用强度的亚群。我们表明，在所有这些情况下，无论异质性是固有的，可逆的，或适应性，生态系统可以稳定在一个新的平衡，所有三个物种共存。此外，与其捕食者具有异质性相互作用的猎物种群达到比没有异质性时更高的密度，甚至可以在两个捕食者存在时达到比只有一个捕食者更高的密度。我们的研究结果表明，异质性可能是一个自然选择的生态相互作用，生态系统的稳定性和多样性的重要后果的功能。
2022-04-29 q-bio.PE
Trophic Cascades and Habitat Suitability in Udanti Sitnadi Tiger Reserve: Impacts of Prey Depletion and Climate Change on Predator Prey Dynamics
本研究利用 Trophic SDM 分析 Udanti Sitnadi 老虎保护区中猎物枯竭和气候变化对捕食者-猎物动态及栖息地适宜性的影响，提出猎物补充、栖息地恢复和社区参与等保护策略。
2024-08-30 q-bio.PE
Modeling the Prey-Predator Dynamics of Habu Snakes and Mongooses Leading to Ecological Disaster on Amami Oshima Island in Japan
Khulna University（库尔纳大学）；Bangladesh Army University of Science and Technology Khulna（孟加拉国陆军科学与技术大学库尔纳分校）
研究通过数学模型分析引入mongooses对阿武隈大岛生态的影响，揭示早期干预可能避免物种灭绝和生态破坏。
2025-12-13 math.DS q-bio.PE
Random switching in an ecosystem with two prey and one predator
本文研究了两个食饵种群和一个捕食者种群的长期动力学。在确定性环境中，如果我们假设相互作用是Lotka-Volterra型（竞争或捕食），这个系统的长期行为是众所周知的。然而，自然通常不是决定性的。所有的生态系统都会经历某种随机的环境波动。我们将这些合并到一个自然的框架中，如下所示。假设环境有两种可能的状态。在这两个环境状态的动态是由一个系统的Lotka-Volterra常微分方程。随机性来自于在每种环境状态下花费指数级的时间，然后切换到另一种状态。我们展示了这种随机切换如何产生非常有趣的现象。在某些情况下，随机性可以促进三种物种的共存，即使在两种环境状态中共存是不可能的。在其他情况下，即使两种环境状态共存，转换也可能导致一种或多种物种的损失。我们研究捕食者和环境波动如何调解竞争物种之间的共存。
2021-11-24 math.DS math.PR q-bio.PE
When very slow is too fast -- collapse of a predator-prey system
关键过渡或制度转变是生态系统状态的突然和意外变化，通常与危险程度的环境变化有关。然而，最近的研究表明，危险的环境变化速度也可能引发关键的转变。与经典的状态转移相反，这种速率引起的临界转变不涉及任何明显的稳定性损失或分叉，因此不能用线性稳定性分析来解释。在这项工作中，我们证明了著名的Rosenzweig-MacArthur捕食者-被捕食者模型可以经历一个率诱导的临界转变，以应对栖息地质量的持续下降，导致捕食者和被捕食者种群的崩溃。令人惊讶的是，即使环境变化比模型中最慢的过程慢，崩溃也会发生。为了解释这种违反直觉的现象，我们结合几何奇异摄动理论的方法与移动平衡的概念，并研究依赖于初始状态和系统参数的环境变化的临界速率。此外，对于一个固定的环境变化率，我们确定了一组初始状态，经历率诱导的人口崩溃。我们的研究结果表明，生态系统对环境条件变化的速度可能比以前假设的更敏感。特别是，环境变化（i）不超过任何危险水平，（ii）慢于生态系统的自然时间尺度，可能引发具有重大生态后果的意外关键转变。这就提出了一个有趣的研究问题，即在自然界中观察到的政权转移主要是由速率引起的还是由分叉引起的。
2019-08-15 q-bio.PE
Role reversal in a predator-prey interaction
捕食者与被捕食者关系是种群生态学中研究最多的相互作用之一。然而，很少有人注意到，一旦确定为捕食者和猎物之间的角色交换的可能性，尽管在自然界中的这种现象的坚定的现场证据。在本文中，我们建立了一个模型，能够再现的主要现象学特征的一个报告的捕食者-食饵角色反转系统，并提出了结果的齐次和空间显式的情况下。我们发现，根据参数的选择，我们的角色反转动力系统表现出类似于可激发的行为，产生通过空间传播的物种浓度波。
2014-04-10 q-bio.PE
Indirect effects of primary prey population dynamics on alternative prey
我们开发了一个理论的通才捕食显示如何替代猎物物种的平均丰度和变化（变异系数）的捕食者的主要猎物的变化的影响。该理论的动机是间接影响的循环啮齿动物种群的地面繁殖的鸟类，并通过逐步分析简化的一个基于几何的模型。然而，它适用于许多其他系统中，主要猎物有快速的生活史，可以成为当地过剩，这有利于对替代猎物物种的影响。与经典的基于对称相互作用的表观竞争理论相反，我们的研究结果表明，捕食者对替代猎物的影响一般应随平均初级猎物丰度而降低，并随初级猎物变异性（低到高CV）而增加-除非捕食者具有较强的聚集反应，在这种情况下，这些结果可以逆转。近似模型，包括捕食者动态（一般数值响应可能的延迟）证实了这些结果，但进一步表明，捕食者和主要猎物之间的负时间相关性是有害的替代猎物。我们发现，在一般情况下，捕食者的数值响应是至关重要的预测生态系统的关键猎物物种表现出爆发的变化的反应，并扩展了明显的竞争/互惠理论的不对称相互作用。
2014-05-10 q-bio.PE
Evolutionary tradeoff and equilibrium in an aquatic predator-prey system
由于生态（快速）和进化（缓慢）时间尺度之间的传统区别，迄今为止的生态和人口模型通常忽略了进化的影响。然而，最近已经确定了快速进化变化的潜力，这对于理解种群如何适应不断变化的环境可能至关重要。在本文中，我们研究生态和演化动力学之间的关系，重点是一个充分研究的实验水生捕食者-猎物系统（Fussmann et al. 2000; Shertzer et al. 2002; Yoshida et al. 2003）。食饵种群的持续演化动力学决定了该系统中捕食-食饵循环的主要性质。然而，在某些条件下，人口倾向于明显稳定的稳态密度。这就是本文件的主题。我们研究了以前开发的系统模型，以确定如何演变形状的平衡，特别是数量和身份共存的猎物基因型的属性。然后，我们应用这些结果来探索如何演化动力学可以塑造系统的“管理”的反应：外部强加的条件的改变。具体来说，我们比较了系统的行为，包括演化动力学，预测，如果快速进化变化的潜力是不确定的。最后，我们通过一些简单的实验来验证我们的预测，即进化可以对观察到的种群水平对变化条件的反应产生显着的定性影响。
2004-03-09 q-bio.PE q-bio.QM
Evolutionarily induced alternative states and coexistence in systems with apparent competition
捕食者通常会消耗多个猎物，并通过相互补贴共享的捕食者，猎物可能会相互伤害。当捕食水平很高时，这种明显的竞争可能会导致被捕食物种被取代。耦合数量遗传学和洛特卡-沃尔泰拉模型，我们研究捕食者进化如何改变这一点和其他生态结果。这些模型考虑了捕食者对两种猎物的攻击率之间的权衡。我们提供了一个数学表征的强形式的持久性-持久性-有一个全局吸引有界远离灭绝。当演化动力学发生在比生态动力学足够慢的时间尺度上时，我们还用奇异摄动理论和生态演化动力学的图解方法刻画了吸引子及其吸引盆的特征。我们的研究结果表明，生态进化反馈可以调解持久性在中间权衡的攻击率。然而，在强烈的权衡中，永久性就失去了。尽管这种永久性的损失，可以有吸引子支持共存。然而，这些吸引子可能与捕食者被排除在外的吸引子一致。我们的研究结果强调，进化-进化反馈可以通过调解共存或导致性状依赖的替代稳定状态来改变社区结构。
2015-04-03 q-bio.PE
Prey cannibalism alters the dynamics of Holling-Tanner type predator-prey models
同类相食，即杀死和至少部分食用同种动物的行为，在自然界中普遍存在。数学模型主要考虑了捕食者的同类相食，并表明两种群常微分方程中的同类相食具有很强的稳定作用。有强有力的生态学证据表明，同类相食也存在于猎物之间，但这种现象却很少被研究。在目前的手稿中，我们调查的ODE和空间显式形式的Holling-Tanner模型，比率依赖的功能性反应。我们表明，食人的捕食者提供了一个稳定的影响，正如预期的那样。然而，当食饵中的同类相食被认为是，我们表明，它不能稳定的不稳定的内部平衡在常微分方程的情况下，但可以不稳定的稳定内部平衡。在空间显式情形下，我们证明了在一定的参数范围内，食饵自食可以导致形成模式的图灵动力学，而没有食饵自食是不可能的.最后，我们考虑了一个随机食饵自食率，发现它可以改变空间模式和极限环动力学.
2015-10-10 q-bio.PE
Three Logistic Models for the Two-Species Interactions: Symbiosis, Predator-Prey and Competition
如果假设一个孤立的物种遵循逻辑斯蒂映射进化，那么我们倾向于认为两个物种的动力学可以用两个离散逻辑斯蒂方程的耦合系统来表示。由于自然界中存在着两个物种之间的三种基本关系，即共生关系、捕食者-被捕食者关系和竞争关系，因此得到了三种不同的模型。每个模型都是一个立方二维离散Logistic型方程，具有自己的动力学性质：平稳性，周期性，准周期性和混沌。此外，这些模型可以被认为是构建更复杂的生态网络中的相互作用的基本成分。
2004-06-12 math.DS nlin.AO nlin.PS
Stability of Degree Heterogeneous Ecological Networks
生态稳定〈动〉<动>的一个经典测量方法描述了群落在小扰动后恢复平衡的趋势。虽然许多进展表明这些社区的网络结构如何严重限制这种趋势，但这些进展中很少有解决网络结构最基本的属性之一：具有不同数量链接的节点之间的异质性。在这里，我们系统地探讨这种性质的“程度异质性”，并发现其对稳定性的影响系统地不同类型的种间相互作用。度异质性在具有竞争性和互利性相互作用的生态网络中总是不稳定的，而它对食物网等捕食者-猎物相互作用网络的影响取决于猎物的邻近性，即，物种在群落生态位空间中消耗一系列完整猎物的程度。增加程度的异质性稳定的食物网，除了那些最接近。这些发现有助于解释以前无法解释的观察结果，即食物网高度但不完全连续，更广泛地说，加深了我们对复杂生态网络稳定性的理解，对其他类型的动力系统具有重要意义。
2015-06-05 physics.soc-ph q-bio.PE
A Study on the Specialist Predator with the Allee Effect on the Prey
本文提出一种新的表示 Allee 效应的函数，从生态学角度论证其合理性，并分析了结合 Holling I 型和 II 型功能反应的捕食者-猎物模型，发现该函数能引发包括 Hopf 分岔产生极限环在内的丰富动力学特性。
2025-03-03 math.DS q-bio.PE
Applying allometric scaling to predator-prey systems
在种群动力学中，数学模型通常包含太多的参数，难以测试。一种可靠地估计各种系统参数的方法将有助于我们从理论中获得更清晰的预测。在本文中，我们研究如何异速生长标度的一些生物量与动物质量可能是有用的参数化人口动力学模型。使用这种异速生长的比例，我们作出预测的比例，在现实的生态系统中的捕食者，我们试图估计的动物种群周期的长度作为质量的函数。我们的分析和数值计算结果证明，从一些生态系统的数据比较合理。这为更广泛地使用异速生长标度来简化种群动态的数学模型和做出可检验的预测铺平了道路。
2019-05-07 physics.bio-ph q-bio.PE
One predator and two prey: Coexistence of pumas, guanacos and sheep in Patagonia
针对巴塔哥尼亚美洲狮、原驼和绵羊构成的一捕两食生态系统，研究构建并简化方程模型，利用推广三元图和感知器ML分析关键参数对物种共存与灭绝的影响。
2024-12-04 q-bio.PE
Stage structured prey-predator model incorporating mortal peril consequential to inefficiency and habitat complexity in juvenile hunting
研究了具有比率依赖功能反应的两种群捕食-被捕食生物系统的动力学问题，其中考虑了捕食者在幼年期和成熟期的捕食能力.但是，只有成熟的捕食者被推断为有效地杀死猎物而没有任何负面影响。幼鱼捕食者的死亡风险是由于幼鱼的低效率率加上栖息地的复杂性，这是在反捕食行为的形式采取的猎物与他们的栖息地的帮助下，或在一个领域的通才中捕食者的形式。为了避免任何一个物种的灭绝和保护生态系统的食物链〈动〉<动>，深入研究了生态系统所有平衡点的存在性和稳定性以及持久性、跨临界和Hopf分支.通过数值模拟，证实了结果以及生物系统对一些关键参数的依赖性。研究发现，由于捕食者的一些无效参数值，在系统的平凡平衡点和轴平衡点之间以及共存的周期点之间形成了一个有趣的极限环，捕食者的无效参数相对于所面临的阻力，对控制生态系统中各物种的密度起着至关重要的作用。
2022-05-08 q-bio.PE
A conceptual predator-prey model with super-long transients
基于逻辑斯蒂映射，提出一个捕食者与猎物相互适应的简单模型，该模型能统一再现种群周期、混沌、超长瞬态、状态转变和恢复力等典型生态动力学，并便于详细分析，作为理解生态系统的概念工具。
2026-09-23 nlin.CD physics.bio-ph q-bio.PE
To mock a Mocking bird : Studies in Biomimicry
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学库朗数学科学研究所）
本文详细阐述了仿生学中某些新的博弈论研究，从信息不对称，个体效用及其优化的角度进行了讨论，通过涉及共同进化的猎物（例如，昆虫）和捕食者（例如，爬行动物）学习。形式上，我们认为一个panmictic生态系统，被猎物的物种与相对较短的寿命，进化模仿信号的世代，因为他们与捕食者的寿命相对较长，从而赋予捕食者学习猎物信号的能力。每一个猎物都发出一个信号，并为捕食者提供效用。对捕食者来说，猎物可能是有营养的，也可能是有毒的，但猎物可能会发出欺骗性的信号，而不会透露其真正的“类型”。“该模型用于研究将具有零先验信息的多臂强盗捕食者引入生态系统的情况。作为探索和利用的结果，捕食者自然选择导致这些信号进化的猎物。这种策略的共同进化产生了各种有趣的现象，这是本文的主题。
2021-04-26 cs.GT cs.LG q-bio.PE
The effect of demographic stochasticity on predatory-prey oscillations
本文提出一种方法，利用角度布朗运动和解析近似来表征种群统计随机性对Rosenzweig-MacArthur捕食者-猎物模型极限环吸引子的影响。
2025-03-07 q-bio.PE
Modelling effects of rapid evolution on persistence and stability in structured predator-prey systems
本文研究了一类捕食-食饵模型的生态演化动力学，其中食饵种群是按照一定的生活史〈动〉<动>构成的。猎物种群中的性状分布是遗传和突变之间相互作用的结果，也是捕食者对猎物的选择性消费的结果。进化过程被认为发生在与生态动力学相同的时间尺度上，即我们认为进化是迅速的。以前发表的研究结果表明，人口结构和快速进化，在这样的捕食者-食饵系统可以稳定，否则全球不稳定的动力学，即使有无限的承载能力的猎物。然而，这些发现仅仅是基于方程的直接数值模拟，并且是针对模型函数的特定参数化而获得的，这显然对先前结果的正确性和普遍性提出了质疑。目前研究的主要目的是处理模型分析，并考虑各种参数的捕食者选择性和遗传内核。我们研究了该模型中共存定态的存在性，并对该定态进行了稳定性分析。我们推导出的霍普夫分岔曲线，可用于构建分岔图在参数空间中，而不需要直接数值模拟的基础积分微分方程的表达式。我们分析了一个全局不稳定的捕食-食饵系统的食饵结构的稳定化的可能性。我们证明了当捕食项的饱和度较低时，共存定态是稳定的。最后，一类内核描述遗传和突变，我们表明，稳定的捕食者-猎物的相互作用将需要根据生命特征的选择性捕食。
2014-02-28 math.AP q-bio.PE
